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我院河口海岸综合治理与保护研究团队获SDEE期刊最佳论文奖
发布人: 港航院     发布时间: 2022-01-13     访问次数: 722

2021年12月16日,国际著名学术期刊《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》(SDEE)公布2020年度最佳期刊论文奖(The SDEE Ahmet Cakmak 2020 Best Paper Award)。我院河口海岸综合治理与保护研究团队的“Numerical modelling of the fluid-seabed-structure interactions considering the impact of principal stress axes rotations”的论文获得殊荣。该奖项由SDEE期刊的三位主编及十二位副主编从该期刊上一年度论文中提名、遴选,并最终授予一篇具有突出贡献值得特别表彰的论文,这是该奖项设立以来首次授予中国研究人员。赵弘毅副研究员为论文第一作者,郑金海教授为共同通讯作者,合作者包括张继生教授和浙江科技学院的朱剑锋教授。论文得到国家自然科学基金委及江苏省科技厅的资助,首次在国际上阐明了波流、海工结构物与海床地基非线性耦合作用过程中主应力轴循环旋转对海工结构物及其海床地基动力响应机制的影响机理,于2021年3-5月入选ESI热点论文(前1‰)。

风-浪-流和地震作用下海洋工程结构与海床地基系统的耦合响应机理是港口、海岸及近海工程学科的研究热点和难点,是中国工程院2020年发布的土木、水利与建筑工程领域Top10工程研究前沿。

波浪循环荷载作用下海床土单元应力状态的一个主要特征是主应力轴的连续旋转(Principal Stress Rotation 简称PSR),这对土的变形和强度特性产生显著的影响。海工结构物的海床地基通常面临着复杂的初始固结应力状态和循环加载条件,使得主应力轴旋转路径偏离理想状态下的路径。研究团队基于统一塑性理论结合室内土工试验,单独考虑主应力轴旋转产生的塑性应变,并与三个应力不变量产生的塑性应变进行耦合,建立了能描述复杂动力条件下应力主轴旋转效应的高级砂土动力本构模型(图1),并嵌入团队研发的波流-海床-结构物相互作用一体化模型。研究揭示了在波流引起的主应力轴循环旋转影响下海工结构物下方弹塑性海床中土单元应力路径的时空演变规律,考虑PSR影响的一体化模型显著提高了对海工结构物周围海床土体液化的预测精度(图2),克服了弹性或传统弹塑性理论在波流-海床-结构物耦合动力相互作用中模拟精度偏低的局限性,为海工结构物地基设计与维护提供更为可靠的理论依据。


图1 考虑应力主轴方向效应的弹塑性动力本构模型

图2 PSR对结构物周围海床土体孔隙水压力及液化破坏的影响机制


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